فهرست مطالب

نشریه پژوهش های نوین فیزیک
سال چهارم شماره 2 (پیاپی 7، پاییز و زمستان 1398)

  • تاریخ انتشار: 1400/03/02
  • تعداد عناوین: 7
|
  • وحید اسکندری*، نفیسه شریفی صفحات 1-14

    با استفاده از روش شیمیایی (تولنز) و کاهش یون های نقره، نانوذرات نقره روی زیرلایه های شیشه ای لایه نشانی شدند تا شیشه نقره اندود شده به عنوان زیرلایه فعال در طیف سنجی رامان بهبود یافته سطحی (SERS) برای تشخیص وشناسایی آمینواسیدهای فنیل آلانین، بتاآلانین، لوسین و گلیسین استفاده شود. نقره پوشش داده شده روی زیرلایه های فعال در SERS با استفاده از آنالیزهای مختلف طیف سنجی فرابنفش-مریی (UV-Vis)، پراش اشعه ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FE-SEM) بررسی شدند. با مشاهده قله پلاسمونی ذرات ساخته شده در حدود 439 نانومتر و مشاهده ساختار FCC در مشخصه یابی XRD، تشکیل نقره تایید شد. تصویر میکروسکوپ الکترونی از زیرلایه های فعال، نشان می دهد تعداد زیادی از ذرات، اندازه بین 100 تا 300 نانومتر دارند هر چند ذرات کوچک تر تا اندازه حدود 50 نانومتر و ذرات بزرگ تر تا اندازه حدود 1000 نانومتر نیز ساخته شده اند. حضور ذرات بزرگ تر بر روی زیرلایه فعال منجر می شود نور از این ذرات بزرگ تر پراکنده شود. در ادامه، غلظت های مختلف این آمینواسیدها روی زیرلایه های فعال حکاکی شدند تا ارتعاشات مولکولی آن ها در طیف سنجی رامان شناسایی شود. به دلیل تشدید پلاسمون های سطحی نانوذرات کوچک تر و پراکندگی نور از ذرات بزرگ تر نقره، ارتعاش های مولکولی آمینواسیدهای فنیل آلانین، بتا آلانین، لوسین و گلیسین تقویت شدند و شدت طیف SERS آمینواسیدها در مقایسه با شدت طیف رامان آن ها به طور قابل ملاحظه ای افزایش یافت. زیرلایه های فعال در SERS ساخته شده، توانایی تشخیص آمینواسیدها تا غلظت 7-10 مولار را دارند.

    کلیدواژگان: طیف سنجی رامان بهبود یافته ی سطحی (SERS)، آمینواسید، فنیل آلانین، بتاآلانین، لوسین، گلیسین
  • نرگس انصاری*، انسیه محبی، فاطمه غلامی صفحات 15-22

    لایه های کلکوژنایدهای فلزات واسطه (TMDC) با گاف های نواری مستقیم، افق جدیدی در کاربری این مواد در فوتونیک و الکترواپتیک ایجاد کرده اند. در این مقاله اثر ضخامت لایه نازک طلا و تاثیر لایه میانی بر جذب بررسی شده است. ویژگی اپتیکی ساختارها با روش ماتریس انتقال، TMM، در ناحیه طول موج مریی به صورت نظری مورد بررسی قرار گرفته است. با بررسی ویژگی های اپتیکی ساختار دریافته ایم حضور لایه میانی باعث افزایش میزان جذب می شود. درطراحی این ساختارها توانسته ایم با ضخامت لایه پلاسمونیک 75 نانومتر و لایه میانی 33 نانومتر برای MoS2  و40 نانومتر برای MoSe2  به جذب بالای %99 دست یابیم.

    کلیدواژگان: کلکوژنایدهای فلزات واسطه، پلاسمونیک، جذب، روش ماتریس انتقال
  • مسعود رضوانی جلال*، احسان پاکدامن رسا، مرضیه فراهانی صفحات 23-40

    در این مقاله، با در نظر گرفتن یک چاه پتانسیل دو بعدی مربعی با دیواره های نامتناهی (ظرف نفوذ ناپذیر)، نیروی برخوردی ناشی از ذره کوانتومی محبوس در آن که به اجسام درون ظرف وارد می شود به طور عددی مورد محاسبه قرار می گیرد. جسم های داخل ظرف به صورت سدچه ها یا چاهک های انرژی پتانسیل مدل زنی می شوند. برای مورد تک جسم، محاسبات نشان می دهند که بسته به نوع جسم و موقعیت آن درون ظرف و نیز شکل تابع موج ذره محبوس نیروهای متفاوتی بر جسم وارد می آید. این نیروها با نحوه تغییرات مکانی انرژی ذره محبوس مرتبط هستند. هنگامی که بیش از یک جسم در ظرف قرار گیرد نیروی برخوردی وارد بر آنها یک نیروی جاذبه یا دافعه ظاهری بین اجسام ایجاد می کند. وجود پتانسیل خارجی در فضای ظرف (مثل پتانسیل گرانشی زمین) نیز بر نیروی برخوردی وارد بر اجسام تاثیر گذار است و باعث ایجاد نیروی خالصی در جهت شیب پتانسیل خارجی (مشابه نیروی بالابری ارشمیدس) و یا عکس آن می شود.

    کلیدواژگان: چاه پتانسیل نامتناهی، نیروی برخوردی کوانتومی، هیدرودینامیک کوانتومی
  • مجید سیفی*، سیده مائده موسوی صفحات 41-58

    نانو ذرات کادمیوم سولفید از واکنش کادمیوم ‏سولفات هشت آبه به عنوان منبع تولید یون‏ های Cd+2 منابع مختلف گوگردبه عنوان منبع تولید یون‏های  2- S   و مقدار مشخص پلیمر پلی‏ اتیلن‏ گلایکول 400  به عنوان عامل پوششی در PH و دماهای متفاوت با روش هیدروترمال سنتز شد. نمونه‏ ها با استفاده از طیف‏ سنجی‏ های مریی- فرابنفش، پراش پرتو ایکس، تبدیل فوریه مادون قرمز، میکروسکوپ الکترونی روبشی، طیف سنجی پراکندگی انرژی پرتو ایکس و میکروسکوپ الکترونی عبوری  مشخصه یابی شدند. بررسی طیف پراش ایکس نشان داد که نمونه‏ ها در    PH  و دماهای متفاوت دارای ساختار شش گوشی  می‏باشند و نمونه‏ ها با منابع مختلف گوگرد دارای فاز شش گوشی و فاز مکعبی  می باشند. طول ‏موج جذب در تمام نمونه‏ ها کمتر از حالت بالکی مشاهده شد و در نمونه‏ ی با نمک تیواستامید به عنوان منبع گوگرد به دلیل تشکیل نانوذرات در اندازه‏ های متفاوت دارای شیفت قرمز بوده است. همچنین حضور قله‏ های جذب مربوط به مدهای ارتعاشی کادمیوم‏ سولفید توسط تصاویر دریافتی طیف تبدیل فوریه مادون قرمز مورد تایید واقع شد. مطالعات ما نشان داد سایز نانوذرات با افزایش    PH و افزایش دما افزایش پیدا می‏کند. مطابق محاسبات انجام شده گاف‏ انرژی نانوذرات در تمام نمونه‏ ها بالاتر از حالت بالکی مشاهده شد. در بررسی ساختار نانوذرات سنتز شده به وسیله‏ ی میکروسکوپ الکترونی روبشی مشاهده شد با افزایش PH ساختار نانوذرات از نانومیله به کروی تغییر کرد و در دماهای متفاوت در تمام نمونه‏ ها ساختار نانومیله مشاهده شد، همچنین ساختار نانوذرات سنتز شده با منابع متفاوت گوگرد ساختار کروی، نانومیله و خوشه‏ ای مشاهده شد.

    کلیدواژگان: پلی اتیلن گلایکول 400، دما، کادمیوم سولفید، منابع متفاوت گوگرد، هیدروترمال، PH
  • الناز عطار جان نثار*، حسین حمزه پور صفحات 59-74

    تشکیل جریان های پایا به صورت گردابه های ناخواسته در داخل میکروکانال های تحت تاثیر میدان فراصوتی، پدیده ای غیر خطی با رفتار پیچیده است که تا مدت ها به عنوان عامل مزاحم در پدیده آکوستوفورزی برای هدایت میکروذرات محسوب می شد. در سال های اخیر دانشمندان با شناخت بیشتر این پدیده و عوامل موثر بر آن، از این پدیده نه به عنوان عامل مزاحم بلکه به عنوان نیروی موثر برای متمرکز کردن ذرات زیر میکرونی یا مخلوط کردن سیالات در سیستم های تحت تاثیر میدان فراصوتی استفاده کرده اند. یکی از عوامل مژثر بر طرح گردابه های تشکیل شده از این نوع، هندسه دیواره های میکروکانال است که به علت پیچیدگی اثرات آن، با محاسبات عددی قبل از ساخت می توان طرح مناسب با کاربرد مورد نظر را پیش بینی نمود. در این مقاله به بررسی اثر دیواره های سینوسی شکل و همچنین دندانه دار میکروکانال ها بر طرح گردابه های استریمینگ و مقایسه آن با اثر دیواره های تخت پرداخته شده است. در این مقاله، سه گردابه بزرگ در کنار هم در محیط مرکزی میکروکانال با دیواره های سینوسی و دندانه دار در ابعادی معین مشاهده شده است. چنین طرحی در کانال با دیواره های تخت به هیچ عنوان قابل دستیابی نبوده است. به این ترتیب برای کانال های سینوسی و دندانه دار با دامنه هندسی معین، مخلوط کردن سیالات و یا به تله انداختن ذرات بسیار ریز در نقاطی در مرکز کانال، امکان پذیر خواهد بود.

    کلیدواژگان: آکوستوفورزی، میکروشاره، آکوستیک استریمینگ، دیواره های سینوسی، دیواره های دندانه دار
  • امین قادی* صفحات 75-82

    در این مقاله به طراحی و شبیه سازی تمام نوری یکی از مهمترین مدارهای پایه‎ای محاسبات الکترونیکی پرداخته شده است. با شناخت و بهره‎گیری از برهمکنش سه سالیتون نوری فضایی مدار نیم جمع کننده شبیه سازی شده است که پایه مدارهای پردازشگر پیچیده بوده و می‎تواند بعنوان کاندیدای بسیار خوبی در آینده‎ی دانش فوتونیک و محاسبات نوری مورد استفاده قرار گیرد. ورودی‎های مدار منطقی طراحی شده سه سالیتون فضایی هستند که به یک محیط غیرخطی کر وارد شده و با تنظیم فاز اولیه آنها برهمکنش جاذبه و دافعه بین سالیتونها رخ داده و عملکرد مورد نظر مدار نیم جمع کننده بدست می‎آید. شبیه‎سازی انتشار سالیتونها با استفاده از روش تقسیم مرحله فوریه صورت گرفته است. این پژوهش نشان می‎دهد که برهمکنش سالیتونهای فضایی قابلیت‎های بسیار مفیدی دارد که می‎تواند راه‎گشای محاسبات نوری و پردازش نوری داده‎ها باشد و بر مشکل افزایش سرعت مدارهای الکترونیکی فایق آید. نمونه مدار منطقی نیم جمع کننده معرفی شده یکی از آنهاست و روش ارایه شده می‎تواند برای طراحی نوری دیگر مدارهای منطقی مورد استفاده قرار گیرد.

    کلیدواژگان: سالیتونهای فضایی، سالیتونهای نوری، مدار نیم جمع کننده، گیت‎های منطقی، اثر کر
  • محمدعلی گنجعلی*، وحید امیرخانی صفحات 83-91

     نظریه ای که تا مرتبه سوم انحنا در حد خطی شده معادلات میدان در خلا با گرانش اینشتینی هم ارز است معرفی شده است که گرانش مکعبی اینشتینی  نامیده می شود. این نظریه گرانشی شامل جمله استاندارد اینشتین، ثابت کیهان شناسی، جمله گوس- بونه و جمله مرتبه سوم انحنا است.ما در این مقاله جوابهایی از این نظریه را در چهار بعد خواهیم یافت که در آنها فضا و زمان، تحت تبدیلات مقیاس بصورت متفاوتی رفتار می کنند. برای یافتن این نوع جواب ها، از متریک لیفشیتز  با نقض ابرمقیاس با پارامتر θ استفاده کردیم و  نشان دادیم که در نظریه گرانش مکعبی جواب های سیاهچاله با نقض ابر مقیاس در چهار بعد برای هر مقدار دلخواه از z و فقط برای θ=2 وجود دارند. همچنین خواهیم دید که برای این سیاهچاله، کمیت های ترمودینامکی دما و آنتروپی برابر با صفر می شوند.

    کلیدواژگان: گرانش مکعبی اینشتینی، متریک لیفشیتز، نقض ابر مقیاس
|
  • Vahid Eskandari*, Nafiseh Sharifi Pages 1-14

    Ag nanoparticles were deposited using the chemical method of Tollens to have silvery active substrates which they were utilized in Surface Enhanced Raman Spectroscopy (SERS) to detect phenylalanine, beta-alanine, leucine and glycine amino-acids. Silvery active SERS substrates were characterized using UV-Vis spectroscopy, X-ray diffraction (XRD) and field emission scanning electron microscopy (FE-SEM). Plasmonic peak at around 439 nm in UV-Vis spectrum as well as FCC structure in XRD spectrum confirmed the formation of Ag structures. According to the FE-SEM image, although the most Ag particles have the sizes between 100 - 300 nm, particles with the smaller size of 50 nm and the larger size of 1000 nm have been synthesized. The presence of the large particles causes the light scatters from them. Then, different concentrations of the amino acids were engraved on the active SERS substrates to detect their molecular vibrations using Raman spectroscopy. The molecular vibrations of the amino acids are enhanced when they were engraved on the active SERS substrates due to surface plasmon resonance of the smaller Ag nanoparticles as well as light scattering from the larger Ag particles. In the other hand, the SERS intensity of the amino acids are stronger than their Raman intensity. The active SERS substrates could identify the concentration of 10-7 M of the amino-acids.

    Keywords: Surface Enhanced Raman Spectroscopy (SERS), Amino acids, Phenylalanine, Beta-alanine, Leucine, glycine
  • Narges Ansari*, Ensiyeh Mohebbi, Fatemeh Gholami Pages 15-22

    The two-dimensional, transition metals dichalcogenides (TMDC) layers with straight band gaps have created a new horizon in the use of these materials in photonics and electroptics. In this paper, the effects of the thin layer and the effects of the spacer have been investigated. The optical properties of structures are investigated by the transfer matrix method, TMM, in the visible wavelength region. By looking at the optical features of the structure with spacer the absorption increases. We have been able to achieve an absorption above 99% with thickness of plasmonic layer 75 nm and thickness of spacer 33 nm for MoS2 and 40 nm for MoSe2.

    Keywords: transition metals dichalcogenides, Plasmonic, Absorption, Transfer matrix method
  • Masoud Rezvani Jalal*, Ehsan Pakdaman Resa, Marziyeh Farahani Pages 23-40

    In this paper, considering a two-dimensional square potential well with infinite walls (i.e. an impenetrable container), the collision force originated from a confined quantum particle which is exerted on the objects within the container is numerically calculated. The objects within the container are modeled as small barriers and wells. For the case of single object, calculations show that depending on the kind of the object and its position within the container and also the shape of the wave function of the confined particle, different forces are acted on the object. The forces are dependent on the spatial variations of the confined particle energy. When more than one body is located within the container the acted force on each object produces a kind of apparent attractive or repulsive force among them. Presence of an external potential in the container space (such as gravitational potential of the earth) is also effective on the collisional force acting on the objects and causes a net force in the direction of the gradient of the external potential (like Archimedes buoyancy force) or in its opposite direction.

    Keywords: Infinite quantum well, Quantum collision force, Quantum hydrodynamics
  • Majid Seifi*, S.Maedeh Mousavi Pages 41-58

    Cadmium sulfide nanoparticles are synthesized from the reaction of Cadmium sulfate pentahydrate, as the sources of producing Cd2+ ions, various sources of brimstone, as the sources of producing S2- ions, and a specific amount of Polyethylene glycol 400, as a recovering factor in the in different PHs and different temperatures, using the hydrothermal manner.The samples are characterized by use of an inspecting spectrum, X-ray diffraction , Fourier transform of infrared, scanning electronic microscope, analyzing diffracted X-ray and Transmission electron microscope. Assessing the spectrum of diffraction X-ray shows that the samples have a hexagonal structure in different PHs and different temperatures and samples have hexagonal structure and qubic structure in various sources of brimstone. the absorbed wavelength in all samples were below the Balk state and It has a red shift by use of thioacetamide sault, as the resource of S, due to the production of nanoparticles in different sizes. In addition, the existence of peaks related to vibrational modes of Cadmium sulfide is confirmed using the FT-IR pictures. Our studies demonstrate that the sizes of nanoparticles increase when PH and temperature increases. According to the calculation carried out, the energy gap of nanoparticles in all samples it is upper than the Bulk state. In assessing the nanoparticles synthesized using SEM, it is shown that the structure of nanoparticles change from nanorods to spherical as PH increases and it is shown the structure of nanoparticles is nanorods in different temperatures. In assessing the nanoparticles synthesized using various sources of brimstone by use of SEM,it is shown that the samples have spherical, nanorods and clustered structure.

    Keywords: polyethylene glycol 400, temperatures, Cadmium sulfide, various sources of brimstone, hydrothermal, PH
  • Elnaz Attar Jannesar*, Hossein Hamzehpour Pages 59-74

    The creation of inadvertent steady streaming vortices inside microchannels under the effect of an external ultrasound field is a nonlinear phenomenon that was known as a troublesome effect in acoustophoretic manipulation of microparticles. In recent years this phenomenon has been treated properly and has turned into a very useful parameter in acoustic tweezing of submicrometer particles or micromixing of fluids in acoustofluid systems. The geometry of the fluid container plays a key role in the shape of acoustic streaming patterns. Because of the complexity of this effect, numerical calculations need to be carried out and predict the most convenient design for special applications. In this paper, we investigate the effect of sinusoidal as well as the toothed sidewalls of microchannels on acoustic streaming patterns and compare them with the effects of the flat sidewalls. The pattern of the three large vortices has observed in the bulk of sinusoidal and toothed microchannels in specific dimensions. Such a pattern was not achievable in a flat geometry. It allows for sinusoidal and toothed channels with a specific geometric range, to have the application of fluid mixing or particle trapping.

    Keywords: Acoustophoresis, microfluidics, acoustic streaming, sinusoidal boundaries, toothed boundaries
  • Amin Ghadi* Pages 75-82

    This paper dealt with design and simulation of one of the most important electrical computational basic circuit. The half-adder is simulated with knowledge and use of the interaction of three spatial optical solitons that was the foundation of complex processor circuits and can be a good candidate to use in the future of photonics and optical computation. The inputs of the designed logical circuit are three spatial solitons that enter into a nonlinear Kerr medium, and by adjusting their initial phase, attraction and repulsion interactions occur between the solitons and the desired performance of the half-adder circuit is obtained. Simulation of the solitonchr('39')s propagation was performed using the Fourier split-step method. This study demonstrates that the spatial solitons interactions have many useful capabilities that can be the solution to optical computing and optical data processing and to overcome the problem of increasing the speed of electronic circuits. The introduced half-adder logic circuit is one of them and the proposed method can be used to design the other logical circuits.

    Keywords: Spatial solitons, Optical solitons, Half-adder circuit, Logical gate, Kerr effect
  • MohammadAli Ganjali*, Vahid Amirkhani Pages 83-91

    a theory that is equal to Einstein’s gravity up to the third order in curvature in the linear limit of field equations in a vacuum which is called Einsteinian cubic gravity has been introduced. This theory contains Einstein’s standard term, cosmological constant, Gauss-Bonnet and third order curvature terms.In this paper, we will find answers of this theory in four dimensions, in which space and time behave differently under the scale conversions. To find these kind of solutions, We used the Lifshitz metric with hyperscaling violation with θ and showed that in cubic gravity, the are black hole solutions with hyperscaling violation  for any arbitrary value of z and only for θ = 2 in four dimensions. Also we will see that for this black hole thermodynamic quantities such as temprature and entropy are zero.

    Keywords: Einsteinian cubic gravity, Lifshitz metric, Hyperscaling-violation